电力市场中远期合约的风险模型研究

重庆大学硕士学位论文电力市场中远期合约的风险模型研究姓名：陈显圣申请学位级别：硕士专业：电气工程指导教师：陈刚20050501重庆大学硕士学位论文中文摘要Ⅰ摘要世界范围内的电力工业结构重组和市场化运营带来了众多供用电机制的改革。在电力市场的竞争环境下，由于电能具有不同于一般商品的特性,如它不能大规模地有效储存,同时要求供需之间瞬时平衡,还受有限的机组发电容量和输电容量的约束，而且需求弹性较低等等,导致电力价格表现出强烈的跳跃和尖峰特性；另外由于电力市场的寡头垄断,部分发电商利用其市场力操纵电价也使得电价的变化更加复杂；于是电力便成为价格最易变的一种商品。电价的波动会给市场参与者带来极大的风险。于是越来越多的市场参与者认识到电力市场中风险管理的重要性。本文正是针对这种背景，对电价波动的原因进行系统的分析，使市场参与者对电价波动的原因有个整体上的了解，再将远期合约，期权、期货等金融风险衍生管理工具应用到电力市场中，建立规避电价波动风险的电力远期合约模型。本文首先应用概率性序列理论，综合考虑负荷、发电机组随机强迫停运以及机组报价等不确定性因素；求出系统依次加载发电单元的有效容量概率分布函数，并在此基础上基于边际电价的定义，给出边际电价的预测方法，而成为电力远期合同风险建模的一个基础。其次，目前,我国还处于电力市场化改革的初期，成熟的电力现货交易市场还没有完全形成，还是一种区域性的电力公司垄断供电的局面，市场的边际电价主要由电力公司的边际发电成本来确定；基于这种现状，应先考虑电力公司边际电价的不确定性，给予电力公司中断权利，分别与用户和独立发电商建立可选择电力远期合同。再基于成熟电力市场的现货电价的不确定性，赋予卖电方和买电方可中断权利，建立双边可选择电力远期合同模型。分别计算出各种模型下的合同电价和中断电价，通过对模型的求解和算例分析，得出一些颇具现实意义的结论。最后，本文引入激励机制设计理论，激励用户披露真实的缺电成本信息，并考虑供电公司的风险偏好对合同的影响，建立考虑供电公司风险特性的激励性可中断负荷合同模型。模型求解和算例分析表明：不论供电公司的风险偏好如何，该激励性可中断负荷合同能正确引导用户披露真实的缺电成本信息；风险偏好系数越大，进取的供电公司中断电量越多，利润越大，反之，回避的供电公司中断电量越少，利润越少；这样，供电公司就能在价格较高时中断部分用户的供电而节约供电成本，从而有效的回避了市场价格风险。关键词：序列理论，边际电价，合同电价，中断电价，机制设计理论，风险偏好重庆大学硕士学位论文英文摘要IIABSTRACTTheworldwidestructurereorganizationandmarketoperationofelectricpowerindustryhasbroughtthemechanismreformofsupply-usedelectricity.Underthecompetingenvironmentofelectricpowermarket,becauseelectricenergyhasit’sowncharacteristicsdifferentfromgeneralcommodity,forinstance，itcan’tbestoredlargelyandeffectively,atthesametime，itrequeststheinstantbalanceofsupplyanddemand,itisalsorestrictedbylimitedunitgeneratingcapacityandtransmittingcapacity,moreover，ithaslowerdemandflexibility,etc.Allofthisresultsthatelectricpowerpriceappearsintensivejumpingandpeakcharacter;inaddition，becauseofelectricpowermarket’smonopolizecharacter,partoftheelectricitygenerationbusinesses,whichusetheirmarketpower,operateelectricpowerpricemarketandcausethechangeofelectricpowerpricemorecomplex.Thereupon,theelectricpowerbecomesacommoditywithmostinstableprice.Theundulationoftheelectricpowerpricebringsenormousrisktothemarketparticipants,somoreandmoremarketparticipantsrealizetheimportanceoftheriskmanagementintheelectricpowermarket.Thisarticle,preciselybasingonthebackground,carriesoutsystemicanalysisonthereasonoftheelectricpowerprice’sundulation,consequently,marketparticipantscanunderstanditwholly,andapplyfinancialriskmanagementtoolsintheelectricpowermarket,suchasforwardcontract,futures,optionsetc,andestablishelectricpowerforwardcontractmodelfordodgingtheelectricpowerpriceundulationrisk.Firstly,usingprobabilitysequenceoperationtheoryandconsideringtheuncertaintycomprehensivelyassociatedwiththeavailabilityofgenerationunits,systemload,unitquotation,etc,thispaperestablishestheeffectivecapacityprobabilitydistributionfunctionofunitinrequestingofsystemaddinggenerationunitinturn;then,basingonthedefinitionofmarginalelectricprice,establishestheforecastmethodofmarginalpriceandbecomesafoundationofelectricpowerforwardcontract.Secondly,nowadaysinchina,theelectricpowermarketreformisstillintheinitialstage,maturepowermerchandiseonhandmarkethaven’tformedcompletely,whichisstillinthesituationthatregionalpowercompany'smonopolysuppliespower,themarginalelectricpriceofmarketmainlyisdeterminedbythepowercompany’marginalcosts,Accordingtothis,weshouldconsidertheuncertaintyofpowercompany'smarginalprice,givepowercompanyinterruptingright,establishselectiveelectricity重庆大学硕士学位论文英文摘要IIIforwardcontractswithpowercompanyanduserorindependentpowerproducer(IPP).Again,basingontheuncertaintyofthepowermarket’smerchandiseonhandprice,givingsellerandbuyerinterruptingright,wecanestablishbilateralselectiveforwardcontractmodelofpower.Thencalculatethecontractelectricpriceandintermittingelectricpriceundervariousmodelsrespectively.Somepracticalmeaningfulconclusionscanbederivedfromtheoreticalanalysisandnumericalsimulations.Finally,consideringinfluenceofpowercompany’sbehaviorcharactertocontractprice,thispaperintroducesincentivemechanismdesigntheory,leadtherationalcustomerstorevealtrueinformationaboutlackingofelectricalcosts,establishinterruptibleloadcontractmodelsconsideringthepowercompany'sriskpreference.Modelcalculationandnumericalexamplesanalysisshowing:regardlessofthepowercompany'sriskpreference,thiscontractscanleadtherationalcustomerstorevealthetrueinformationonlackingofelectricalcosts;themoretheriskpreferencecoefficient,themoretheinterruptingelectricityquantityofpowercompany,themoretheprofits;intheotherhand,interruptingelectricityquantityandprofitswillbeless;sothepowercompaniescaneconomizethecostofelectricitysupplyingbyinterruptingtheelectricityofpartialusers,andavoidmarketpriceriskavailably.Keywords:sequenceoperationtheory(SOT),marginalprice,contractsprice,interruptibleprice,mechanismdesigntheory,riskpreference重庆大学硕士学位论文1绪论11绪论1.1引言当前，电力工业在全世界范围内发生着深刻的变化，电力工业走向市场是历史的必然。电价作为引导市场成员行为的主要手段，在电力市场中成为研究的重点。由于电能不同于一般商品，不能大规模地有效储存，并且要求供需之间瞬时平衡，故需求的变化不能通过储存来平衡，因而电力市场均衡价格呈现出类似于负荷变化的随机性；由于有限的机组发电容量和输电容量，以及较低的需求弹性，电力价格表现出强烈的跳跃和尖峰特性；由于电力市场的寡头垄断特性，部分发电商利用其市场力操纵电价也使得电价的变化更加复杂[1]。于是电力便成为价格最易变的一种商品。电力市场中电价的易变性使得各个市场参与者都面临巨大的利益损失风险，如果不加以有效的防范，将会导致灾难性的后果，例如，1